反激式变压器开关电源电路参数计算(精)
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反激式变压器开关电源电路参数计算反激式变压器开关电源电路是一种常见的电源电路,其主要用于将输入电压转化为所需要的输出电压,常见的应用包括电子设备、通信设备、计算机等。
在设计反激式变压器开关电源电路时需要考虑多个参数,包括输入和输出电压、电流、功率以及工作频率等。
首先,我们需要计算变压器的参数。
变压器是反激式变压器开关电源电路的核心部件。
反激式变压器开关电源电路通常使用升压变压器,其输入电压较低,经变压器升压后得到所需的输出电压。
计算变压器的参数包括变比和电流等。
计算输入电压和输出电压的变比,可以根据所需的输出电压和输入电压来计算。
变比=输出电压/输入电压。
计算变压器的电流,可以通过功率平衡来计算。
功率平衡公式为:输入功率=输出功率。
输入功率可以通过输入电压和输入电流计算,输出功率可以通过输出电压和输出电流计算。
接下来,我们需要计算开关管的参数。
开关管是反激式变压器开关电源电路的关键部件,主要作用是开关电流以实现输入输出电压的转换。
计算开关管的参数包括开关频率、工作电流和功率等。
开关频率是指开关管开关的频率,一般为几十KHz到几百KHz。
开关频率较高可以减小变压器的体积,但同时也会增加开关管的损耗和噪声。
工作电流是开关管在工作状态下的电流。
根据功率平衡公式,可以计算出变压器的输入电流和输出电流,从而得到开关管的工作电流。
开关管的功率损耗是通过电压和电流来计算的。
功率损耗=电压*电流。
此外,在设计反激式变压器开关电源电路时还需要考虑电源电路的效率。
电源电路的效率是指输出功率与输入功率的比值,可以通过输入功率和输出功率来计算。
计算电源电路的效率,可以使用功率平衡公式。
效率=输出功率/输入功率。
以上是反激式变压器开关电源电路的参数计算的一般步骤。
在实际设计时,还需要根据具体的应用需求来确定参数的取值,并进行相应的调整和优化。
反激式变压器开关电源电路参数计算
一、基本参数
1、变压器参数:
变压器由两个线圈构成,一个为高压线圈(H),另一个为低压线圈(L),均为叠加结构。
变压器的形状参数可表示为:VH:高压线圈的电压,VL:低压线圈的
电压,Nh:高压线圈匝数,Nl:低压线圈匝数,a:高压线圈电感与低压
线圈电感的比值,Lh:高压线圈电感,Ll:低压线圈电感。
变压器的负载特性可表示为:Rc:负载电阻,Xl:负载电抗,RL:灰
尘损耗,Xm:空载损耗,RL:空载电抗。
2、开关管参数:
开关管由长短两个极构成,一个为高压极(H),另一个为低压极(L)。
开关管的形状参数可表示为:VH:高压极的电压,VL:低压极的电压,Vt:开关管的阈值电压,Rt:开关管的阈值电阻,Ct:开关管的阈值电容,Rg:开关管的电阻,Cg:开关管的电容。
二、计算方法
1、确定变压器的输出电压:
根据变压器规格,计算其实际输出电压Vout:
Vout=VH*Nh/(Nh+Nl)
其中,VH为高压线圈的电压,Nh为高压线圈的匝数,Nl为低压线圈的匝数。
反激式开关电源变压器计算反激式开关电源变压器是一种常见的电源变压器,它具有体积小、效率高、质量轻等优点,在电子设备中得到广泛应用。
在设计反激式开关电源变压器时,需要考虑多个因素,包括输入和输出电压、功率、负载特性、开关频率等。
下面将详细介绍反激式开关电源变压器的计算。
首先,需要确定变压器的额定功率。
根据电源的负载特性和所需电压,可以推算出变压器的额定功率。
以输出电压为12V,负载电流为1A为例,根据功率公式P=VI,可以得到变压器的额定功率为P=12V*1A=12W。
接下来,需要确定变压器的输入和输出电压。
输入电压是指变压器的输入端电压,输出电压是指变压器的输出端电压。
一般来说,变压器的输入电压和输出电压由电源的输入电压和所需电压决定。
例如,如果电源的输入电压为220V,所需输出电压为12V,则输入电压为220V,输出电压为12V。
然后,需要确定变压器的变比。
变比是指变压器的输入和输出电压之间的比值。
根据变压器的变比公式Np/Ns=Vs/Vp,其中Np是主绕组匝数,Ns是副绕组匝数,Vs是输出电压,Vp是输入电压,可以计算得到变压器的变比。
以输入电压220V和输出电压12V为例,如果变比为1:10,则主绕组匝数Np=10,副绕组匝数Ns=1接着,需要确定变压器的工作频率。
工作频率是指变压器在工作过程中的开关频率,一般常用的工作频率有50Hz和60Hz。
根据变压器的工作频率,可以选择相应的工作频率范围内的电流密度。
例如,如果工作频率为50Hz,可以选择电流密度为1.8A/mm²。
最后,需要根据上述参数计算变压器的线径和匝数。
根据变压器的功率和工作频率,可以计算得到变压器的电流。
例如,根据功率公式P=IV,变压器的电流为I=P/V=12W/12V=1A。
根据电流密度和电流,可以计算出变压器的线径。
例如,根据线径公式A=πd²/4,可以计算得到线径d=√(4A/π)=√(4*1A/π)≈0.64mm。
1.原理图2.技术指标(1 输入电压:185V AC~240VAC(2输出电压1:+5VDC,额定电流1A,最小电流750mA ; (3输出电压2:+12VDC, 额定电流1A,最小电流100mA ; (4输出电压3:-12VDC ,额定电流1A,最小电流100mA ; (5输出电压4:+24VDC,额定电流1.5A,最小电流250mA ;(6输出电压纹波:+5V,±12V :最大100mV (峰峰值;+24V:最大250mV (峰峰值(7输出精度:+5V,±12V撮大± 5%; +24V:最大± 10%; (8效率:大于80% 3.参数计算(1输出功率:5V 112V 1224V 1.565out P A A A W =x + xx +x = (3-1 (2 输入功率:6581.2580%0.8out in P WP W ===(3-2 (3直流输入电压:采用单相桥式不可控整流电路(max240VAC 1.414=340VDCin V =x (3-3 (min185VAC 1.414=262VDCin V =x (3-4 (4最大平均电流:(m a x(m i n 81. 250. 31262inin in P W I A V V=(3-5(5最小平均电流: (min(max 81.250.24340 in in in P WI A V ==(3-6 (6峰值电流:可以采用下面两种方法计算,本文采用式(3-8的方法。
(minmax (min(min225581.251.550.4262out out out Pk C in in in P P P W I I A V D V V V x =====x (3-7 min 5.55.581.251.71262out Pk C in P W I I A V V x ==(3-8 (7 散热:基于MOSFET的反激式开关电源的经验方法:损耗的35%是由MOSFET产生, 60%是由整流部分产生的。
反激式变压器开关电源电路参数计算反激式变压器开关电源电路参数计算基本上与正激式变压器开关电源电路参数计算一样,主要对储能滤波电感、储能滤波电容,以及开关电源变压器的参数进行计算。
1-7-3-1 .反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算前面已经详细分析,储能滤波电容进行充电时,电容两端的电压是按正弦曲线的速率变化,而储能滤波电容进行放电时,电容两端的电压是按指数曲线的速率变化,但由于电容充、放电的曲率都非常小,所以,把图1-19反激式变压反激式变压器开关电源电路参数计算基本上与正激式变压器开关电源电路参数计算一样,主要对储能滤波电感、储能滤波电容,以及开关电源变压器的参数进行计算。
1-7-3-1 .反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算前面已经详细分析,储能滤波电容进行充电时,电容两端的电压是按正弦曲线的速率变化,而储能滤波电容进行放电时,电容两端的电压是按指数曲线的速率变化,但由于电容充、放电的曲率都非常小,所以,把图1-19反激式变压器开关电源储能滤波电容两端电压的充、放电波形画成了锯齿波,这也相当于用曲率的平均值来取代曲线的曲率,如图1-26所示。
图1-26中,uo是变压器次级线圈输出波形,Up是变压器次级线圈输出电压正半周波形的峰值,Up-是变压器次级线圈输出电压负半周波形的峰值,Upa是变压器次级线圈输出电压波形的半波平均值,uc是储能滤波电容两端的电压波形,Uo是反激式变压器开关电源输出电压的平均值,i1是流过变压器初级线圈的电流,i2是流过变压器次级线圈的电流,Io是流过负载两端的平均电流。
从图1-26可以看出,反激式变压器开关电源储能滤波电容充、放电波形与图1-7反转式串联开关电源储能滤波电容充、放电波形(图1-8-b ))基本相同, 只是极性正好相反。
因此,图1-19反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算方法与图1-7反转式串联开关电源储能滤波电容参数的计算方法完全相同。
反激式开关电源变压器是这么计算的于法拉弟电磁感应定律,这个定律是在一个铁心中,当磁通变化的时候,其会产生一个感应电压,这个感应电压=磁通的变化量/时间T 再乘以匝数比,把磁通变化量换成磁感应强度的变化量乘以其面积就可以推出上式来,NP=90*4.7 微秒/32 平方毫米*0.15,得到88 匝0.15 是选取的值,算了匝数,再确定线径,一般来说电流越大线越热,所以需要的导线就越粗,需要的线径由有效值来确定,而不是平均值。
上面已经算得了有效值,所以就来选线,用0.25 的线就可以,用0.25 的线,其面积是0.049 平方毫米,电流是0.2 安,所以其电流密度是4.08,一般选定电流密度是4 到10 安第平方毫米。
若是电流很大,最好采用两股或是两股以上的线并绕,因为高频电流有趋效应,这样可以比较好。
第六步,确定次级绕组的参数、圈数和线径。
原边感应电压,就是一个放电电压,原边就是以这个电压放电给副边的,看上边的图,因为副边输出电太为5V,加上肖特基管的压降,就有5.6V,原边以80V 的电压放电,副边以5.6V 的电压放电,那么匝数是多少呢?当然其遵守变压器那个匝数和电压成正比的规律,所以副边电压=NS*(UO+UF)/VOR,其中UF 为肖特基管压降,这个副边匝数等于88*5.6/80,得6.16,整取6 匝,再算副边的线径,当然也就要算出副边的有效值电流,下图是副边电流的波形,有突起的时间是1-D,没有突起的是D,刚好和原边相反,但其KRP 的值和原边相同,这个峰值电流就是原边峰值电流乘以其匝数比,要比原边峰值电流大数倍。
第七步,确定反馈绕组的参数。
反馈是反激的电压,其电压是取自输出级的,所以反馈电压是稳定的,TOP。
反激式开关电源的设计计算首先,需要明确设计参数:1. 输入电压(Vin):反激式开关电源的输入电压一般为交流电网的标称电压,如220V或110V。
2. 输出电压(Vout):反激式开关电源的输出电压需要满足目标设备的需求,例如5V、12V等。
3. 输出功率(Pout):反激式开关电源的输出功率是根据目标设备的功率需求确定的,一般以瓦(W)为单位。
4. 开关频率(fsw):反激式开关电源的开关频率一般在10kHz到100kHz之间,根据具体需求和性能要求确定。
设计步骤如下:1.计算电流和电压波形:根据输出功率和输出电压,可以计算出输出电流:Iout = Pout / Vout。
同时,可以根据输入和输出的电压波形关系,使用变压器的变比关系计算输入电流波形。
2.选择开关元件:根据开关频率和输出功率,可以选择合适的功率场效应管(MOSFET)作为开关元件。
选择时需要考虑开关速度、导通和截止损耗等因素。
3.选择变压器:根据输入和输出电压的变比,可以选择合适的变压器。
变压器的选择需要考虑输入输出功率、开关频率、能量传输效率等因素。
4.计算电感和电容:通过计算电流波形和电压波形的变化率,可以确定所需的输入和输出电感。
同时,通过计算输出电压的纹波和电流的纹波,可以选择合适的输出电容。
5.设计控制电路:根据输入和输出电压、开关频率以及开关元件的特性,设计合适的控制电路。
常见的控制方案有可变频率、可变占空比等,需要根据具体需求确定。
6.完善保护电路:7.电路仿真和优化:通过电路仿真软件可以对设计的开关电源进行仿真,并对效果进行优化,如进一步降低纹波、提高效率等。
以上是基于反激式开关电源的设计计算的基本步骤,实际设计中还需要考虑其他因素,如电源的稳定性、EMI(电磁干扰)等。
设计计算的具体细节和参数计算可以根据具体的需求和设备要求进行调整和优化。
开关电源反激式变压器计算公式与方法公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]原边电感量:Lp =(Dmax * Vindcmin)/ (fs * ΔIp)开关管耐压:Vmos =Vindcmax+开关管耐压裕量(一般用150V)+Vf*反激电压(Vf)的计算: Vindcmin * Dmax = Vf *(1- Dmax)原边与副边的匝比:Np / Ns = Vf / Vout原边与副边的匝比:Np / Ns = (Vdcmin * Dmax)/ [Vout * (1-Dmax)]原边电流:[1/2 * (Ip1 + Ip2)] * Dmax * Vindcmin = Pout / η磁芯:AwAe = (Lp * Ip2^2 * 10^4 / Bw * Ko * Kj) *原边匝数:Np = (Lp * Ip^2 * 10^4 )/ (Bw * Ae)气隙:lg = π * Np^2 * Ae * 10^-8 / LpLp:原边电感量, 单位:HVindcmin:输入直流最小电压,单位:VDmax:最大占空比: 取值~Fs:开关频率 (或周期T),单位:HzΔIp:原边电流变化量,单位:AVmos:开关管耐压,单位:VVf:反激电压:即副边反射电压,单位:VNp:原边匝数,单位:T)Ns:副边匝数,单位:T)Vout:副边输出电压,单位:Vη:变压器的工作效率Ae:磁芯截面积,单位:cm2Ip2:原边峰值电流,单位:ABw:磁芯工作磁感应强度,单位:T 取值~Ko:窗口有效用系数,根据安规的要求和输出路数决定,一般为~Kj:电流密度系数,一般取395A/ cm2(或取500A/cm2)Lg:气隙长度,单位:cm变压器的亿裕量一般取150V什么是反激电压假定原副边的匝比为n,在原边开关管截止时,开关管的高压端电压为Vin(dc)+nVo, nVo即为反激到原边的电压。
反激式变压器开关电源电路参数计算精首先,需要根据所需输出电压和电流来确定变压器参数。
变压器的变压比可以通过以下公式计算:Np/Ns=Vo/Vi其中,Np为变压器的一次侧匝数,Ns为变压器的二次侧匝数,Vo为输出电压,Vi为输入电压。
其次,需要计算变压器的主开关功率Psw和辅助开关功率Paux。
Psw可以通过以下公式计算,考虑到变压器铁心饱和、铜耗以及边缘电容储能损耗的影响:Psw = 2 * 0.8 * (Vo * Io) / (η * fs)其中,η为系统效率,fs为开关频率。
Paux为辅助开关功率,可以通过以下公式计算:Paux = Vaux * Iaux其中,Vaux为辅助开关电压,Iaux为辅助开关电流。
接下来,需要确定主开关选用的二极管的参数。
二极管的最大正向电压和最大正向电流需满足以下条件:Vd=Vi+VoId=Io其中,Vd为二极管的最大正向电压,Id为二极管的最大正向电流。
然后,需要确定辅助开关选用的快恢复二极管的参数。
快恢复二极管的反向电压和正向电流需要满足以下条件:Vf<ViIf=2*Io其中,Vf为快恢复二极管的反向电压,If为快恢复二极管的正向电流。
最后,需要确定电容器的参数。
电容器的额定电压需要满足以下条件:Vc>2*Vo其中,Vc为电容器的额定电压。
以上是反激式变压器开关电源电路参数计算的一般步骤和公式。
在实际应用中,还需要考虑各种损耗、安全系数等因素,并根据具体的电源电路设计要求进行参数计算。
由于篇幅限制,无法详细展开,但可以借助电源电路设计手册或电源计算软件等辅助工具,更准确地计算反激式变压器开关电源电路参数。
设计要求注意:计算过程输入端整流后电解电容电压纹波实际选择电解电容容量为:下面有三种计算方法供我们比较参考,不同的设计方法,考虑的出发点是不同的。
本文中的设计,都是按照在最低输入电压、最大输出电流时,变换器工作在CCM模式或CRM模反射电压V fVc、Vf、Dmax计算方法二Vc、Vf、Dmax计算方法三MOS工作电压应力MOS工作电压应力MOS工作电压应力最低电压直流平均电流RCD箝位电压与反射电压比例RCD箝位电压V c RCD耗散能量是漏感能量的倍数Vc、Vf、Dmax计算方法一选择最大工作占空比效率η开关频率f s反激式开关电源参数设计 v0.9作者:交流电源频率f ac 输入端最低直流电压V inmin 稳态时MOS电压应力比例RCD吸收电压与反射电压比例RCD耗散能量是漏感能量的倍数指定MOS耐压反射电压V fRCD箝位电压V c 指定MOS耐压最低交流电源电压V acmin最高交流电源电压V acmax 输出功率P out 输入功率P in输入端电解电容容量反射电压V f RCD箝位电压V c输入端最高直流电压V inmax 最大工作占空比设定RCD箝位电压比反射电压高最大工作占空比MOS耐压要求=(1/2)×V inmin×(I p1+I p2)×D max,所如果选择DCM,那么I p1I p2I p2p1则,I p1I p2根据公式,L p=Vinmin×D max/(f s×(IL pL p设定最大工作磁感应强度为设定电流密度为2设定占空系数为cm4cm4经查询磁芯参数,选择一款的磁芯:cm2cm2cm4选择DCM,则选择CCM,则接着,我们来计算次级绕组的匝数:我们先设定次级整流二极管的压降:N p=那么反射电压V fRCD箝位电压V c选择DCM,则I p1+I p2I p2-I p1I p2-I p1选择CCM,则选择DCM,则选择CCM,则Dmax计算方法三RCD耗散能量是漏感能量的倍数最大工作占空比D max下面,根据L p I p2=N p B max A e先看初级的:DCM时需要导线的铜截面积为:mm2CCM时需要导线的铜截面积为:mm2假设某次级的输出电流为DCM时,次级峰值电流:则需要导线的铜截面积为:mm2CCM时,首先要计算次级梯形波电流值,定义梯形短边为I sp1,长边为I sp2那么I sp1和I sp2可以求出:则需要导线的铜截面积为:mm2Δ下面来选择合适的次级滤波电解电容那么,说明我们可以用两只这样的电容并联使用就可以满足要求了。
反激式变压器开关电源电路参数计算
反激式变压器开关电源电路参数计算基本上与正激式变压器开关电源电路参数计算一样,主要对储能滤波电感、储能滤波电容,以及开关电源变压器的参数进行计算。
1-7-3-1.反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算前面已经详细分析,储能滤波电容进行充电时,电容两端的电压是按正弦曲线的速率变化,而储能滤波电容进行放电时,电容两端的电压是按指数曲线的速率变化,但由于电容充、放电的曲率都非常小,所以,把图1-19反激式变压
反激式变压器开关电源电路参数计算基本上与正激式变压器开关电源电路参数计算一样,主要对储能滤波电感、储能滤波电容,以及开关电源变压器的参数进行计算。
1-7-3-1.反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算
前面已经详细分析,储能滤波电容进行充电时,电容两端的电压是按正弦曲线的速率变化,而储能滤波电容进行放电时,电容两端的电压是按指数曲线的速率变化,但由于电容充、放电的曲率都非常小,所以,把图1-19反激式变压器开关电源储能滤波电容两端电压的充、放电波形画成了锯齿波,这也相当于用曲率的平均值来取代曲线的曲率,如图1-26所示。
图1-26中,uo是变压器次级线圈输出波形,Up是变压器次级线圈输出电压正半周波形的峰值,Up-是变压器次级线圈输出电压负半周波形的峰值,Upa是变压器次级线圈输出电压波形的半波平均值,uc是储能滤波电容两端的电压波形,Uo是反激式变压器开关电源输出电压的平均值,i1是流过变压器初级线圈的电流,i2是流过变压器次级线圈的电流,Io是流过负载两端的平均电流。
从图1-26可以看出,反激式变压器开关电源储能滤波电容充、放电波形与图
1-7反转式串联开关电源储能滤波电容充、放电波形(图1-8-b))基本相同,只是极性正好相反。
因此,图1-19反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算方法与图1-7反转式串联开关电源储能滤波电容参数的计算方法完全相同。
反激式变压器开关电源储能滤波电容参数的计算,除了参考图1-7以外,还可以参考前面串联式开关电源或反转式串联开关电源中储能滤波电容参数的计算方法,同时还可以参考图1-6中储能滤波电容C的充、放电过程。
从图1-26中可以看出,反激式变压器开关电源与反转式串联开关电源中的储能电感一样,仅在控制开关K关断期间才产生反电动势向负载提供能量,因此,即使是在占空比D等于0.5的情况下,储能滤波电容器充电的时间与放电的时间也不相等,电容器充电的时间小于半个工作周期,而电容器放电的时间则大于半个工作周期,但电容器充、放电的电荷是相等的,即电容器充电时的电流大于放电时的电流。
从图1-26可以看出,反激式变压器开关电源,流过负载的电流比正激式变压器开关电源流过负载的电流小一倍,流过负载的电流Io只有流过变压器次级线圈最大电流iLm的四分之一。
在占空比D等于0.5的情况下,电容器充电的时间为3T/8 ,电容充电电流的平均值为3iLm/8 ,或3Io/2 ;而电容器放电的时间为 5T/8,电容放电电流的平均值为0.9 Io。
因此有:
ΔQ =(3Io/2 ) ×3T/8 =9IoT/16—— D = 0.5时(1-116),式中ΔQ为电容器充电的电荷,Io流过负载的平均电流,T为工作周期。
电容充电时,电容两端的电压由最小值充到最大值(绝对值),相应的电压增量为2ΔUc,由此
(1-118)式和(1-119)式,就是计算反激式变压器开关电源储能滤波电容的公式(D = 0.5时)。
式中:Io是流过负载电流的平均值,T为开关工作周期,ΔUP-P为滤波输出电压的波纹,或电压纹波。
一般波纹电压都是取电压增量的峰-峰值,因此,当D = 0.5时,波纹电压等于电容器充电的电压增量,即:ΔUP-P = 2ΔUc 。
同理,(1-118)式和(1-119)式的计算结果,只给出了计算反激式变压器开关电源储能滤波电容C的中间值,或平均值,对于极端情况可以在平均值的计算结果上再乘以一个大于1的系数。
当开关K工作占空比D小于0.5时,由于流过开关电源变压器次级线圈的电流会不连续,电容器放电的时间将远远大于电容器充电的时间,因此,开关电源滤波输出电压的纹波将显著增大。
另外,开关电源的负载一般也不是固定的,当负载电流增大的时候,开关电源滤波输出电压的纹波也将会增大。
因此,设计开关电源的时候要留有充分的余量,实际应用中最好按(1-118)式计算结果的2倍以上来选取储能滤波电容的参数。